基于非平衡分子动力学的碳纳米管中声子平均自由程的频率依赖性
介观与纳米尺度物理
2015-03-23 v2 计算物理
摘要
由于碳纳米管（CNT）具有长的声子平均自由程（MFP）和高热导率，它们是例如从电子器件散热的理想候选材料。然而，在非平衡条件下，本征声子MFP如何依赖于振动频率尚不清楚。我们通过非平衡分子动力学计算的谱声子传输函数，确定了同位素纯CNT中谱分辨的声子MFP，完全考虑了通过原子间势能函数非简谐项的阻性声子-声子散射过程。我们的结果表明，低频声子（f<0.5 THz）的有效室温MFP超过10 μm，而高频声子（f≳20 THz）的MFP在10-100 nm范围内。由于确定的MFP直接反映了对能量流的阻力，它们可以通过计算单个频率积分来准确预测任意管长的热导率。所呈现的结果和方法预计将显著提高对低维纳米结构中非平衡热输运的理解。
引用
@article{arxiv.1411.2838,
title = {Frequency-dependent phonon mean free path in carbon nanotubes from non-equilibrium molecular dynamics},
author = {K. Sääskilahti and J. Oksanen and S. Volz and J. Tulkki},
journal= {arXiv preprint arXiv:1411.2838},
year = {2015}
}
备注
12 pages, 10 figures